Modern(ileri) Üretim(İmalat) Teknikleri

0
1120

1.   GİRİŞ VE TARİHÇESİ

Geleneksel olmayan yapım yöntemlerini, geleneksel talaş kaldırma yöntemlerini kullanmayan yapım yöntemleri olarak tanımlayabiliriz. Geleneksel talaş kaldırma yöntemleri olarak tornalama, dik delme, frezeleme, taşlama vb. yöntemler anlaşılır. Bu yöntemlerin ortak özellikleri belirlenirse, bu özellikleri sağlamayan geleneksel olmayan yapım yöntemlerini daha iyi tanımlayabiliriz;

  1. Geleneksel yöntemlerle malzemeden talaş kaldırma işlemi torna kalemi, freze bıçağı, taşlama taşı vb. kesici takımlar kullanılarak yapılır. Mekanik kuvvet kullanılarak ve zorlama ile genellikle malzeme içende kayma gerilmeleri yaratarak, malzeme üzerinden talaş kaldırılır. Gerilme ile talaş kaldırma tüm geleneksel yöntemlerin ortak özelliğidir.
  2. Geleneksel yöntemlerle kesici takım ile iş malzemesi arasında talaş kaldırma işlemi sırasında fiziksel temas vardır. Takım ve iş malzemesi, işleme sırasında sürekli olarak birbiri ile fiziksel temas halinde olup, her ikisi arasında göreli olarak hareket vardır.
  3. Talaş kaldırma işlemi özelliği olarak, geleneksel yöntemlerin işleme özellikleri ve sınırları, iş malzemesinin mekanik özellikleri ile sınırlıdır. Akma gerilmesi yüksek olan malzemelerin, geleneksel yöntemlerle işlenmesinde önemli sorunlar olabilir. Bu sorunların çözülebilmesi için çok pahalı ve özel takımlar gerekebilir, bazı durumlarda ise tamamen imkânsızdır.
  4. Takım ve iş malzemesi arasındaki göreli hareket ya düzlemsel/doğrusal ya da daireseldir. Bu durumda elde edilen iş malzemesi yüzeyleri de, düzlen ya da silindirik olmaktadır. Böylece geleneksel yöntemler kullanılarak elde edilen iş parçası şekilleri sınırlı kalmaktadır.
  5. Takım ile malzeme arasındaki fiziksel temas ve kuvvet uygulama zorunluluğu nedeni ile takım boylarının çok küçük olması mümkün değildir. Bu nedenle küçük boyutlu işlerin geleneksel yöntemlerle işlenmesi zor ya da imkânsızdır. Benzer nedenlerle çok büyük boyutlu işlemlerin de işlenmesi güçtür. Geleneksel yöntemler daha çok orta boyutlu işlemler için uygundur.
  6. Geleneksel yöntemler uzun yıllardır kullanılmakta olduklarından, teknoloji birikimi çok yüksektir. Bu nedenle geleneksel yöntemleri kullanan basit ama yüksek verimlidir. Kullanıcı eğitimi de çok kolaydır.
  7. Geleneksel yöntemlerin doğal sınırlamalar dışında, esneklikleri çok yüksektir. Özellikle bilgisayar teknolojisinin kullanılması ile birlikte otomasyona uygun tezgâh üretimi mümkün olmuştur.

Geleneksel yapım yönetmeleri yukarıda belirtilen özelliklerine bağlı olarak bazı sınırlamaları ve zayıflıkları vardır :

  1. Takım aşınması kaçınılmazdır.
  2. Takım aşınmasının önceden tahmini çok zordur.
  3. Takım malzemesi, iş malzemesinden daha sert olmalıdır. Bu durum iş malzemelerinin çeşidini sınırlar.
  4. Yüksek dayanımlı malzemeler için yüksek kesme kuvvetleri gerekir.
  5. İşleme hızı malzeme dayanımı ile ters orantılıdır.
  6. Kesme bölgesindeki ısınma işleme hızını sınırlar.
  7. Talaş kaldırma sadece doğrusal ve dairesel olabilir.
  8. Takım titreşimi her zaman sorun olabilir.
  9. Kesici takımların küçük boyutlarda yapımı mümkün değildir. Bu durum ise iş boyutlarını sınırlar.

Yukarıda belirtilen sınırlamalar ve gelişen teknolojik istemler sonucu, imalat mühendisleri daha yeni imalat yöntemleri aramaya başladılar. Özellikle 2. Dünya Savaşını izleyen yıllarda bu konuda yoğun çaba harcandı ve ilk geleneksel olmayan yöntemler 1950-1970 yılları arasında doğdu. Özellikle elektronik ve bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler ve havacılık ve uzay endüstrisinin talepleri sonucu bugünkü konuma ulaşıldı. Geleneksel olmayan yöntemlerin gelişimini sağlayan başlıca üç konu görülmektedir.

  1. Metalürji mühendisliği ve malzeme bilimindeki gelişmeler sonucunda olağanüstü özelliklere sahip malzemeler üretildi. Özellikle uzay ve havacılık endüstrilerinden gelen bu malzemeler, çok yüksek dayanımlı olduklarından geleneksel yöntemlerle işlenemedi. Bu durum geleneksel yöntemlerle çözülmez sorunlar getirdi.
  2. Elektronik endüstrisinde transistorun icadı ile başlayan bir dizi yeni ürünün, geleneksel yöntemlerle yapımı mümkün olmadı. Bu amaçla yeni yöntem arayışları sonunda gelişen yapım yöntemleri, o günlerde beklenenden daha iyi sonuçlar vererek elektronikte minyatürleşme sürecini başlattı. Parça boyutlarının küçülmesi ile azalan imalat giderleri sonucu,  geleneksel olmayan yapım yöntemlerinin gelişme süreci büyük bir ivme kazandı.
  3. Olağanüstü özelliklere sahip yeni malzemelerin, olağanüstü küçük boyutlarda ve şekillerde yapımının mümkün olması, tasarım mühendislerine yeni ürünler geliştirilmesi konusunda geniş ufuklar açtı.   Giderek artan ürün çeşitleri, yeni ürün taleplerini de arttırarak, giderek artan ve hızla parasal kaynağa dönüşe- bilen bir potansiyel yarattı.  Böylece geleneksel olmayan yöntemler hızla yaygınlaşma olanağı buldu.

Son yıllardaki değerlendirmelere göre geleneksel olmayan yöntemlerin toplam sayısı 70-80 dolaylarındadır. Bunlardan 30-35 kadarı laboratuvar aşamasını geçmiş ve endüstride uygulama alanı bulabilmiştir. Diğerleri ise henüz laboratuvar aşamasında,  çok özel koşullarda özel işler ve işlemler için kullanılmaktadır.  Bunların bir kısmı hakkında yayınlanmış bilgi dahi yoktur.

Geleneksel olmayan yöntemler, literatürde, İngilizce isimlerinin baş harfleri ile anılırlar.  Halen endüstride kullanılan yöntemlerin listesi Çizelge.1 de verilmiştir.

Geleneksel olmayan yapım yöntemleri yaygın olarak kullandıkları enerjiye göre sınıflandırılırlar

  1. a) Mekanik enerji kullanan yöntemler (Çizelge. 1;  1-14 sıra numaralı yöntemler)
  2. b) Elektrokimyasal enerji kullanan yöntemler (Çizelge. 1; 15-29 sıra numaralı yöntemler)
  3. c) Kimyasal enerji kullanan yöntemler (Çizelge. 1; 30-33 sıra numaralı yöntemler)
  4. d) Isıl enerji kullanan yöntemler (Çizelge. 1; 34-44 sıra numaralı yöntemler).

Bir başka sınıflandırma yöntemi de,  yöntemin uygulandığı tezgâh yapısına göre olabilir.

  1. a) Şekilli üç boyutlu elektrot kullanarak işleme yapan yöntemler: USM, ECD,  ECM,  PECM, ECP,  EDM.

Çizelgele- Yayınlanmış Geleneksel Olmayan Yapım Yöntemleri

Sıra Adı İngilizce adı Kısaltması
1. Aşındırıcı Akış İle İşleme Abrasive Flow Machining AFM
2. Aşındırıcı Jet İle İşleme Abrasive Jet Machining AJM
3. Basınçlı su ile kesme

(Hidrodinamik işleme)

Water Jet Machining

(Hydrodynamic Machining)

WJM

(HDM)

4. Aşındırıcı su jeti ile işleme Abrasive  Water  Jet  Machining AWJM
5. Aşındırıcı su jeti ile tornalama Abrasive  Water  Jet  Turning AWJT
6. Düşük gerilmeli taşlama Low  Stress  Grinding LSG
7. Sürünme ilerlemeli taşlama Creep Feed Grinding CFG
8. Isıl yardımlı işleme Thermally Assisted  Machining TAM
9. Tümden şekil işleme Total Form Machining TFM
10. Ultrasonik (ses ötesi)  aşındırıcı

İle işleme

Ultrasonic Abrasive  Machining USM

(UAM)

11 Dönel ultrasonik işleme Rotary Ultrasonic Machining RUM
12 Toz parçacık ile işleme Powder Partide Machining PPM
13 Elastik emisyon ile işleme Elastic  Emission Machining EEM
14 Manyetik aşındırıcı toz ile işleme Magnetic Abrasive  Polishing MAP
15 Elektrokimyasal çapak temizleme Electrochemical Deburring ECDB
16 Elektrokimyasal delik delme Electrochemical Drilling ECD
17 Elektrokimyasal taşlama Electrochemical Grinding ECG
18 Elektrokimyasal erozyon taşlama Electrochemical Discharge

Grindins

ECDG
19 Elektrokimyasal honlama Electrochemical Honing ECH
20 Elektrokimyasal işleme   (frezeleme) Electrochemical Machining

(Milline)

ECM
21 Elektrokimyasal parlatma Electrochemical Machining ECP
22 Elektrokimyasal bileme Electrochemical Sharpening ECS
23 Elektrokimyasal delme Electrochemical Slitting ECS
24 Elektrokimyasal tornalama Electrochemical turning ECT
25 Elektrokimyasal sıvı jeti Electro Stream ES
26 Şekilli boru ile elektrokimyasal

İşleme

Shaped Tube Electrolytic

Machining

STEM
27 Telli elektrokimyasal kesme Electrochemical Wire Cuting

(Wire Electrochemical Machining)

WECM
28 Atmalı elektrokimyasal işleme Pulse electrochemical  Machining PECM
29 Telli elektrokimyasal erozyon

İşleme

Wire electro-chemical Discharge

Machining

WECDM
30 Kimyasal işleme Chemical  Machining CHM
31 Elektro parlatma Electro-Polishing ELP
32 Fotokimyasal işleme Photo chemical Machining PCM
33 Isıl kimyasal işleme Thermo  Chemical Machining

(Combustion  Machining,  Thermal

Energy Method)

TCM
34 Elektron ışını ile işleme Electron  Beam Machining EBM
35 Elektoerozyon ile taşlama Electric Discharge Grinding

(Electro-Erosion Grinding)

EDG
36 Elektroerozyon işleme   (kıvılcımla

İşleme)

Electric Discharge Machining

(Electro-erosion/Spark erosion)

EDM
37 Elektroerozyon testereleme Electric Discharge Sawing EDS
38 Telli elektroerozyon ile kesme Electric Discharge Wire

Cutting (Wire EDM/Spark Erosion)

WEDM
39 Dönel elektro erozyon Rotary EDM REDM
40 Lazer ışını ile işleme Laser  Beam  Machining LBM
41 Lazerli hamlaç Laser  Beam  Torch LBT
42 Lazer yüklemeli kimyasal işleme Laser-Induced Chemical Processing LCP
43 Plazma ile işleme Plasma Beam  (Arc)  Machining
44 Plazma yardımlı işleme Plasma assisted  Machining
45 Elektro-temas ile işleme Electro-contact Machining EcM
46 İyon ışını işleme Ion  Beam  Machining IBM
47 İyon ışını sıçratma ile işleme Ion  Beam  Sputter Machining IBSM
48 Tepkimeli iyon ışını ile işleme Reactive Ion Etching RIBE
49 İyon ışını ile tohumlama Ion  Beam  Implantation Process IBIP

b) Tel/boru elektrot kullanarak malzeme kesen yöntemler; STEM, WECM, WECDM, ECS, WEDM, ECT.

c) Lüle (nozzle)  , takımlar kullanarak  göreceli   olarak   uzaktan  işleme   yapan   yöntemler;  AJM,  HDM, WJM, AWJM, AWJM, PPM, EEM, MAP, EBM, LBM, PBM, LBT.

d) Bir ortam içinde zamana bağlı olarak işleme yapan yöntemler; AFM, ES, CHM, TCM, PCM, LCP.

e) Geleneksel yöntem takımlarına benzer takımlar kullanan yöntemler; LSG, TAM, TFM, RUSM,  ECD, ECG,  ECDG, ECH,  ECP,  ECS, EDS,

Geleneksel olmayan işleme yöntemlerini,  endüstriyel uygulamalarının yaygınlığına göre de sınıflandırmak mümkündür:

a) Endüstride çok yaygın olarak kullanılan ve tezgâh birimleri standart ürün olarak üretilen yöntemler; AJM, WJM, USM, ECG, ECM, CHM, PCM, EDM, WEDM, LBM, EBM, PAM.

b) Önceki gruba göre daha az kullanılan yöntemler; TAM, HDM, AWJM, RUSM, ECD, ECG,  ECDG, ECH, ECP, ECS, ECT, ES, STEM, EBM, EDG, LBT

c) Endüstride özel işler için kullanılan yöntemler (genellikle firma tekelindedir); PEM, EEM,  LSG,  TFM, AFM, ELP, TCM, EDS, vb.

 

Yukarıda verilen bütün sınıflandırma ölçütleri çok kesin olmamakla birlikte,  yöntemler hakkında genel bir fikir verebilmektedir.   Güncel endüstriyel ve teknolojik döküm ve yakın gelecekteki gelişme potansiyeli göz önüne atandığında, EDM ve LBM en önemli iki işlem gibi görünmektedir. Ayrıca WEDM,  PCM,  AJM,  WJM kendi uygulama alanlarında çok önemli ve vazgeçilmez yöntemlerdir. Temel ilkeler göz önüne alındığında gelecek yıllarda giderek önem kazanma potansiyeli olan yöntemler ise ECM ve diğer elektrokimyasal enerji kullanan yöntemlerdir. PPM gibi bazı yöntemler ise bazı özel uygulamalarda çok başarılı olmuşlardır.

 

Bundan sonraki alt bölümlerde,  geleneksel olmayan yöntemlerin gelişme düzeyleri ve endüstriyel uygulamalarına göre değişik ayrıntılarda bilgi verilecektir.

Henüz Yorum Yok

CEVAPLA